Главная › Новости

Транзисторный передатчик на диапазон 432 МГц

Опубликовано: 05.09.2018

Насилование модуля MITSUBISHI RF RA60H4047M1 433mhz

Транзисторный  передатчик  на  диапазон  432  МГц

     Описание  этого  передатчика  было  опубликовано  в  журнале  RADIO   REF ,  автор -  F 8 CV . Выходная  мощность  передатчика  сравнительно  небольшая,  примерно  100  мВт,  но  этого  бывает  вполне  достаточно,  чтобы  проводить  связи  на  небольшие  расстояния  или,  “пристегнув”,  например,  гибридный  усилитель,  производимый  фирмой  “ Motorola ”   или  RCA ,  получить  “полноправный”  передатчик  с  выходной  мощностью  в  несколько  десятков  ватт.

    Схема  передатчика  приведена  на  Рис.1.

Рис.1. ЧМ  передатчик  на  432  МГц.  Схема  принципиальная  электрическая.

    Транзистор  Т2  работает  в  схеме  кварцевого  генератора  на  частоте  72  МГц.  На  транзисторе  Т1  собран  модуляционный  усилитель,  на  базу  Т1  подаётся    сигнал  с  микрофона.

    Усиленный  сигнал,  через  разделительный  конденсатор,  поступает  на  варикап,  подключенный  последовательно  с  катушкой  L 1  и  кварцевым  резонатором.  Модулирующее  напряжение  изменяет  ёмкость  варикапа  и,  соответственно,  частоту  кварцевого  генератора,  обеспечивая,  таким  образом,  ЧМ  модуляцию.

    Усиление  микрофонного  УЗЧ  устанавливается  потенциометром  Р,    сопротивлением  10  кОм,  изменением  напряжения  питания  усилителя.

    Схема  кварцевого  генератора  классическая  и,  обычно,  при  исправных  деталях  и  правильном  монтаже  сразу  начинает  работать.

    За  кварцевым  генератором  следует  утроитель  частоты  на  транзисторе  Т3,  в  цепи  коллектора  которого  установлен  контур,  настроенный  на  частоту  216  МГц. Отличительной  чертой  утроителя  является  повышенное  входное  сопротивление  каскада,  применение  индуктивно-ёмкостной  связи  с  генератором  [можно  сделать  подстроечным  С8,  что  позволит  увеличить  фильтрацию  напряжения  кварцевого  генератора, лучше  согласовать  между  собой  каскады  и  за  счёт  этого  повысить  выходную  мощность  передатчика  в  целом,  т. к., катушка  связи  с  конденсатором  образуют  последовательный  колебательный  контур  (возможно,  придётся  подобрать  количество  витков  катушки  связи  и  лучше  согласовать  её  с  утроителем)].  В  цепи  эмиттера  Т3  включен  последовательный  колебательный  контур  L 4 C 9,  включенный  параллельно  резистору  R 15  и  настроенный  на   утроенную  частоту  кварцевого  генератора   -  216  МГц,  обеспечивается  (всего  одним  контуром !)  практически  до  нуля  подавление  частоты  генератора  и  его  гармоник  (особенно,  второй  -  144  МГц  и  четвёртой  -  288  МГц, кроме,  конечно,  полезной,  третьей)  за  счёт  частотозависимой  отрицательной  обратной  связи  по  току  РЧ.  Таким  образом,  на  выходе  утроителя  присутствует  довольно  чистый  выходной  сигнал  с  частотой  216  МГц.

    Следующий  каскад  на  транзисторах  Т4  и  Т5  -  удвоитель  частоты  с  216  МГц  на  432  МГц,  выполнен  по  двухтактной  схеме,  причём,  выводы  коллекторов   транзисторов  соединены  вместе  [такие  схемы  выделяют  чётные  гармоники  и  подавляют  нечётные,  если  включить  этот  каскад  по  обычной  схеме  с  нагрузками  в  коллекторных  цепях,  то  будут  выделяться  нечётные  гармоники, в  том  числе  и  первая  (усилитель), а  чётные,  наоборот,  -  подавляться].  На  выходе  этого  каскада  присутствует  уже  довольно  высокий  уровень  выходной  мощности,  достаточный  для  раскачки  оконечного  каскада.  Важно  обеспечить  полную  симметрию  каскада  удвоителя  [ как  аппаратную,  так  и  по  сигналу ].  Было  бы  логично  соединить  выводы  эмиттеров  транзисторов  удвоителя  частоты  Т4  и  Т5  друг  с  другом  и  установить  один  общий  резистор  между  ними  и  корпусом,  заблокировав  его  по  РЧ  одним  конденсатором,  однако,  в  целях  обеспечения  лучшей  симметрии  нужно  выполнить  эмиттерные  цепи  раздельными   [можно  также  установить  вместо  постоянных  резисторов  R 16  и  R 17  один  подстроечный  резистор  сопротивлением  160…180  Ом  между  выводами  эмиттеров,  заземлив  вывод  его  движка,  тогда  появится  возможность  плавной  оперативной  балансировки  каскада].

    Полученная  после  удвоителя  РЧ  мощность  с  частотой  432  МГц  подаётся  на  полосковую  линию  L 5,  а  всего  полосковых  линии  в  передатчике  три:  L 5, L 6  и  L 7,  они  выполнены  из  фольги  печатной  платы   [известно,  что  на  432  МГц  стеклотекстолит  уже  начинает  “прихрамывать”,  т. е.,  увеличиваются  потери  в  диэлектрике,  поэтому  желательно,  хоть  немного  “компенсировать”  их,  отполировав  линию  до  зеркального  блеска  и  покрыть  её  от  окисления  хорошим  электроизоляционным  лаком,  обладающим  малыми  потерями  на  СВЧ,  позолотить  или  посеребрить  линию.  Лучший  вариант  будет   в  случае  отполированной,  покрытой  серебром  линии,  размещённой  на  плате  из  фторопласта  (тефлона),  при  дефиците  фольгированного  фторопласта  можно  применить  комбинированную  плату,  разместив  на  “ фторопласте ”   только  оконечный  каскад  с  линиями ].

     Каскад  на  транзисторе  Т6 – выходной  каскад  передатчика,  работает  на  частоте  432  МГц  в  классе  АВ.  Открывающее  смещение  на  базу  транзистора  подано  с  “плюса”  источника  питания  через  цепочку  резисторов  R 18  и  R 19,  между  точкой их  соединения  и  корпусом  включен  кремниевый  диод  в  качестве  низковольтного  стабилитрона.  В  отсутствие  “раскачки”  в  цепи  коллектора  транзистора  Т6  протекает  ток  покоя  2…3  мА.  Полосковая  линия  L 6  является  коллекторной  нагрузкой  оконечного  усилителя  мощности  передатчика,  полосковая  линия  L 7  работает  в  схеме  П-фильтра  по  согласованию  выходного  импеданса  транзистора  со  входным  импедансом  антенны.  Отвод  на  антенну  от  10  мм  от  “холодного”  конца  линии.

Конструкция  и  детали: для  постройки  передатчика  необходимо  изготовить  монтажную  плату  из  фольгированного  стеклотекстолита  или  (ещё  лучше)  из  фольгированного  фторопласта  (тефлона)  размерами 130 х 60 х 1,5 мм.  Расположение  деталей  на  монтажной  плате  приведено  на  Рис.2.  На  Рис. 3  приведён  эскиз  печатных  проводников  монтажной  платы (для  удобства,  приведено  негативное  изображение:  белым  цветом  обозначена  фольга).  Размещение  деталей  на  плате,  как  правило,  не  вызывает  затруднений,  так  как,  на  ней  достаточно  места.

    Особое  внимание  следует  уделить  изготовлению  катушек.

Катушка  L 1  содержит  9  витков  обмоточного  провода  диаметром  0,3…0,35  мм  на  каркасе  диаметром  6  мм.  Катушка  кварцевого  генератора  L 2  содержит  6  витков  такого  же  провода  на  каркасе  диаметром  4  мм,  катушка  связи  намотана  между  витками  катушки  L 2   с  “холодного”  её  конца  и  имеет  4  витка  обмоточного  провода  такого  же  диаметра  как  и   у  L 2  (Рис.4).

Рис.2. Размещение  деталей  на  монтажной  плате  ЧМ  передатчика  на  432  МГц.

Рис.3. Эскиз  проводников  на  монтажной  плате  ЧМ  передатчика.

Намотке  катушки  L 3  и  парафазной  катушке  связи    следует  уделить  повышенное  внимание:  сначала  на  оправке  диаметром  3  мм  наматывается  5  витков  обмоточного  провода  диаметром  0,8  мм,  затем  свиваем  два  провода,  можно  монтажных  одножильных  с  разноцветной  изоляцией  с  диаметром  по  меди  0,15…0,2  мм.  Намотку  парафазной  катушки  связи  (3  витка) следует  произвести  как  показано  на  Рис.5,  у  “холодного”  конца  катушки  L 3, уложив  на неё,  сначала  два  витка  катушки  связи,  а,  поверх  них,  третий.  Затем,  начало   одного  провода  катушки  связи  соединяется  с  концом  второго  (Рис.6),  соединённые  вместе  провода  припаиваются  к  общему  проводу  платы, оставшиеся – к базам  транзисторов  Т4, Т5.  Таким  образом,  получается   отвод  от  середины   и  симметричная  катушка  связи. 

Рис. 4, 5, 6. Эскизы  намотки  катушек  передатчика  (см.  текст).

    Поскольку  частота  216  МГц  уже  довольно   

высокая,  с  целью  уменьшения  её  проникновения   на  выход   передатчика  из-за  паразитных  монтажных  емкостей,  выводы  баз  транзисторов  Т4   и  Т5  не  пропускаются  в  отверстия  платы  на  сторону  печатных  дорожек,  а  соединяются  над  платой   навесным  монтажом  короткими,      

Рис.7.                                               достаточными  для  пайки,  выводами.  Как  это           

выполнено,  показано  на  Рис.7,  на  примере  транзистора  Т5.        

Все  цепи  следует  монтировать  максимально   короткими  выводами,  помня  о  том,  что  один  сантиметр  длины  провода  или  вывода  на  частоте   216  МГц   соответствует  примерно метру  на   частотах  вблизи  2  МГц,  не  будете  же  Вы  монтировать  детали  в  КВ  аппаратуре  выводами  в  метр!

    При  настройке  можно  измерить  напряжения  на 

каждой  половине  катушки  связи  РЧ  вольтметром Рис.8.                      при  подключенных  транзисторах  и  немного  ещё                                               подсимметрировать  её  обмотку,  откусив  бокорезами  один  из  выводов (с  меньшим  напряжением).  Пайки  следует  защитить  от  окисления  электроизоляционным  лаком. Катушка  L 4  намотана  обмоточным  проводом  диаметром  0,45  мм  на  оправке  диаметром  4  мм  и  содержит  6  витков. РЧ  дроссель  в  цепях  коллекторов   транзисторов  удвоителя  частоты  имеет  4  витка  провода  диаметром  0,45  мм  на  оправке  2,5  мм.  Оставшиеся  два  дросселя   имеют  по  4…5  витков  изолированного  провода  и  намотаны  на  маленьких  ферритовых  трубках  (Рис.8).  Количество  витков  некритично. 

    Выводы  монтируемых  транзисторов  должны  быть  минимальной  для  пайки  к  ним  длины,  особенно,  это  относится  к  Т6.  Подстроечные  конденсаторы  должны  быть  очень  высокого  качества:  с  диэлектриком  из  керамики  (или  воздушные).

   Коаксиальное  антенное  гнездо  BNC   установлено  на  латунном  уголке  или  стенке  передатчика,  таким  образом,  чтобы  обеспечить  пайку  к  полосковой  линии  без  дополнительных  проводов  в  месте  спайки  L 7  с  C 17.  Антенный  вывод  можно  сделать  и  без  соединителя,  припаяв  кабель  согласно  Рис.9:  центральную  жилу  кабеля  к  линии  в  месте  спайки  L7  с  C17,  оплётка  разделяется  на  две  части,  которые  припаиваются  к  фольге  общего  провода  платы  по  обе  стороны  от  кабеля.

Настройка:    коль  скоро  Вы  собрали  этот,  в  общем-то,  простой  передатчик,  то,  чтобы  Рис.9.                                                       он  работал,  его  необходимо  настроить.  Чтобы  можно  было  оптимально  согласовать  с   передатчиком  антенну,  необходимо  изготовить  РЧ  приставку  для  измерителя,  например,  тестера.  Схема  такой  приставки  приведена  на  Рис. 10.  Если  коаксиальный  кабель  подключается  

к   передатчику  без  соединителя,  детали  приставки  могут  быть  припаяны  согласно  Рис.11.  Ещё   необходим  безиндуктивный  резистор  сопротивлением  47 (50)  или  75  Ом,  в  зависимости  от  сопротивления  фидера  Вашей  антенны  с  мощностью  Рис.10.                                                           рассеяния  0,5 Вт  -  эквивалент  антенны.  Диод  АА119  -  германиевый,  его  можно  заменить  любым  другим  (германиевым),  способным  работать  на  СВЧ. Конденсатор  С  -  развязывающий  по  РЧ,  его  ёмкость  может  быть  в   пределах  100…200  пФ,  миниатюрного  типа,  соединён  со  схемой  приставки  короткими  выводами.

   Для  измерения  напряжения  выхода  к  РЧ  приставке  следует  подключить  вольтметр  постоянного  тока  со  входным  сопротивлением  не  менее  20000  Ом/ В.  Измерение  производится  на  пределе  в  10  В.  Полезным  может  оказаться  и  включение  в  цепь  питания  передатчика  миллиамперметра  постоянного  тока с  пределом  в  100  мА.

   Первым  делом  проверяем  монтаж  на  отсутствие  коротких  замыканий  и  правильность  сборки  передатчика.   

   Подключаем  питание  и  проверяем  Рис.11.                                                         генерацию  в  кварцевом  генераторе,  поднося  к  катушке  L2  резонансный  волномер  и  вращая  её подстроечный  ферритовый  сердечник  (возможен  подбор  ёмкости  конденсатора  С6   или  установка  его  подстроечным  и  растяжение  и  сжатие  витков  катушки,  если,  в  качестве  L2 ,  применяется  бескаркасная  катушка  или  без  сердечника).  Вращением  роторов  конденсаторов  С9  и  С11  следует   установить  максимальную  “ раскачку ” транзисторов  Т4  и  Т5,  при  этом,  следует  проверить,  что  контур  L4C9 ,  действительно,  настроен  на  частоту  216  МГц.   Конденсатором  С12  добиваются  максимальной  “раскачки”  транзистора  Т6,  а,  затем,  конденсаторами  С14  и  С16  (С15  и  С17  в  положении  средней  их  ёмкости)  следует  добиться  максимального  напряжения  на  выходе  индикатора-приставки.  Эту  операцию  требуется  повторить  несколько  раз  при  различных  положениях  роторов  С15  и  С17  до  получения  максимального  выходного  напряжения  около  3  В.  Естественно,  если  эквивалент -  47  Ом,  то  напряжение  будет  ниже,  а  при  75  Ом  -  выше.  [Операции  по  настройке  следует  проводить  короткими  сеансами,  давая  “остыть”  транзисторам,  имеющим  уже  на  входе  солидную  раскачку,  но  ненастроенные  выходные  цепи,  иначе,  такие  транзисторы  придётся  менять,  особенно,  это  касается  выходных  транзисторов, -  об  этом  не  следует  забывать  и  при  работе  с  другими  передающими  устройствами ] .  Для  правильной  установки  уровня  модуляции  (а,  значит,  и  девиации  частоты),  следует  контролировать  свой  сигнал  на  включенном  ЧМ  приёмнике  диапазона  432  МГц.  Вывернем  ферритовый  сердечник  катушки  L 1, установим  движок  подстроечного  потенциометра  Р (10  кОм)  в  крайнее  верхнее  (по  схеме  Рис.1) положение, т.е.,  на  максимальное  усиление  сигнала  ЗЧ.  Если  теперь,  например,  подуть  в  микрофон,  то  в  ЧМ  приёмнике  можно  услышать  соответствующий  сигнал.  При  введении  сердечника  внутрь  катушки  L 1 ,  глубина  модуляции  (девиация  частоты)  будет  меняться,  будет  изменяться  (понижаться)  и  частота  настройки  передатчика,  что  неизбежно.

   При  установке  сердечника  катушки,  в  некоторых  положениях,  возможно,  частота  кварцевого  генератора   будет  срываться,  при  чрезмерной  девиации.  Пользуясь  перемещением  вышеупомянутого  сердечника  и  устанавливая  достаточный  уровень  модуляции  потенциометром  Р,  добейтесь  стабильной  работы  кварцевого  генератора  при  достаточной  девиации  частоты  и  требуемой  частоты  передатчика  (в  отсутствие  модуляции). [Поскольку  “дуть”  в  микрофон  постоянно  утомительно,  да  и  уровень  такого  сигнала  непостоянен,  то  на  микрофонный  вход  следует  подключить  генератор  звуковых  частот,  подобрав  его  выходное  напряжение  частотой,  например,  1  кГц,  в  пределах  1…10  мВ,  в  зависимости  от  “возможностей”  Вашего  микрофона].

   Конденсаторы,  обозначенные  на  Рис.1  как  “ C ” могут  иметь  ёмкость  от 1000  до  4700  пФ.  В  качестве  транзистора  Т1  можно  употребить  любой  n - p - n   типа  проводимости,  например,  из  серии  ВС107/108/109.  Автор  применил  2 N 918.  В  качестве  Т3, Т4  и  Т5,  также   применёны  2 N 918.  Т2 -  2 N 2369  или  ему  подобный  по  характеристикам.  При  настройке  кварцевого  генератора,  возможно,  придётся  подобрать  величину  ёмкости  конденсатора  С7  (неустойчивая  генерация,  малое  выходное  напряжение,  смещение  частоты).  В  качестве   выходного  транзистота  Т6  применён  2 N 3866.  Для  ориентировки, приведены  значения  коллекторных  токов  транзисторов  передатчика:   Т2 -  2,2  мА,  Т3 -  12  мА,  Т4 – 8  мА, Т5  -  8  мА (токи  Т4  и Т5  могут  отличаться,  максимум,  до  5 %), Т6  -  примерно,  20  мА.  Общий  потребляемый  ток  от  источника  питания  составляет  50…55  мА  при  напряжении  питания  12  В.  Если  токи   транзисторов  Т4  и  Т5  отличаются  более,  чем  на  5%,  то  следует  проверить  идентичность  сопротивлений  резисторов  R16  и  R17  (на  мосте  или  с  помощью  цифрового  мультиметра,  обладающего  достаточной  точностью),  характеристик  транзисторов  Т4  и  Т5  и  половин  катушки  связи  с  L3 .  [Симметрирование  схем  -  процесс  тонкий,  но  сильно  облегчается,  если  предварительно  позаботиться  об  идентичности  плеч  таких  схем:  подобрав  детали  с  одинаковыми  характеристиками,  не  надеясь  на  балансировку,  которая,  конечно  же  помогает,  но  будет  очень  узкополосной  и  недостаточной  по  глубине,  если  речь  идёт  о   подавлении,  например,  сигнала  гетеродина  в  смесителях,  если  надеяться  только  на  балансировку.  Подобрав  детали,  в  данном  случае,  можно  установить  элемент  плавной  балансировки,  как  было  упомянуто  выше  и  сбалансировать  удвоитель  по  минимуму  искажений  формы  сигнала,  максимальной  выходной  мощности  в  уже  настроенном  передатчике  и  максимально  чистому  спектру -  это  для  тех,  кто  любит  “побаловаться”  с  приборами  и  имеет  такую  возможность,  в  простом  же  случае,  можно  измерить  РЧ  вольтметром  (тестером  с  РЧ  головкой)  напряжение  на  коллекторах  Т4  и  Т5,  установить  их  одинаковыми,  поочерёдно,  кратчайшим  и  идентичным  путем  замыкая  базы  транзисторов  на  точку  соединения  обмоток  катушки  связи   с  L 3   накоротко  или  через  один  и  тот  же  низкоомный  резистор,  если  сильно  падает  выходное  напряжение,  что  неудобно  для  измерений  и  говорит  о  сильной  индуктивной  связи  с  L 3].

   В  заключение,  следует  отметить, что  даже  такой  простой  передатчик  следует  строить,  настраивать  и  эксплуатировать  человек,  обладающий  определёнными  навыками  работы  с  подобными  устройствами.  [Если  человек  построил  приёмник  и  не  смог  его  настроить,  то  навредил  только  себе,  неисправный  же  передатчик  может  “испортить  жизнь”  многим,  в  том  числе  и  самому  “создателю”]. Пользуясь  настоящей  статьёй,  можно  изготовить  передатчик  и  на  диапазон  144  МГц, [ что  и  сделал  автор  перевода,  смотрите  на  сайте  “Экспериментальный  ЧМ передатчик  на  145  МГц”]  (при  желании,  и  на  28  и  27  МГц,  естественно,  что  речь  о  полосковых  линиях  идти  уже  не  будет).  Для  работы  с  этим  передатчиком  автор  использовал  усилитель  RCA   R 47- M 15,  питаемый  напряжением  12  В,  что,  при  токе  потребления  3А,  дало  15  Вт  выходной  РЧ  мощности.  Следует  напомнить,  что  нужно  обязательно  согласовывать  уровни  допустимых  входных  мощностей  раскачки  усилителей  с  выходными  мощностями  возбудителей,  следует  также  согласовывать  импедансы,  если  этого  требует  усилитель  (вход  не  широкополосный).  Следует  обеспечивать  от  усилителей  мощности  хороший  теплоотвод,  размещая  их  на  радиаторах.  Применение  гибридного  усилителя  не  потребовало  никаких  дополнительных  согласующих  и  настраиваемых  цепей  (всё – внутри,  рассчитано  на  определённую  полосу  пропускания):  ко  входу  РА  подключался  вышеописанный  передатчик,  к  выходу  -  антенна  и  на  соответствующие  входы  РА  -  питание.  В  цепь  питания  РА  можно  включить  реостатом  мощный  проволочный  потенциометр  сопротивлением  100…200  Ом  для    возможности  уменьшения  выходной  мощности  РА  до  2…3  Вт,  для  случая,  когда   работа  повышенной  мощностью  (15  Вт)  не  требуется.

Перевод  из  югославского  журнала   RADIOAMATER ,1977 г.,  № 1,  стр. 3…6: